新疆烏拉根鉛鋅礦沉積相古地理特征研究

余子昌 葉雷 任經武 劉增仁 帥磊

摘要：烏拉根一帶中生代層控砂礫巖型鉛鋅礦以烏拉根大型一超大型鉛鋅為代表，位于塔里木盆地西部喀什坳陷的北部。區域構造環境較復雜，成礦條件優越，屬烏拉根鉛鋅銅成礦帶。本文從烏拉根鉛鋅礦床，依據實測剖面研究烏拉根鉛鋅礦內K1kz5辮狀河三角洲各亞相及其微相的表現特征。結合前人的研究成果，從區域沉積環境、賦礦層位沉積特征與沉積相、賦礦層位古地理特征方面論述烏拉根鉛鋅礦的成礦機制與成礦條件，為烏拉根區鉛鋅找礦提供可借鑒的依據。烏拉根鉛鋅礦賦存于辮狀河三角洲平原亞相辮狀河道微相中。從賦礦巖石組合看透水的砂礫巖與上覆的石膏層，為有利的巖石組合，即辮狀河三角洲平原亞相砂礫巖與上覆膏質海灣相E1a密閉性石膏。

關鍵詞：古地理；沉積相；辮狀河三角洲；烏拉根鉛鋅礦；新疆

西南天山中生代層控砂礫巖型鉛鋅礦因烏拉根大型一超大型鉛鋅礦而聞名，此類礦床嚴格受下白堊統克孜勒蘇群第五巖性段砂礫巖控制，屬于典型的層控砂礫巖型鉛鋅礦。通過勘查評價工作，初步估算烏拉根鉛鋅礦南北礦帶（鉛+鋅）資源量448.36萬噸，為大型一超大型鉛鋅礦（劉增仁等，2012），在烏拉根一帶該類型鉛鋅礦不僅賦礦層分布范圍廣，延伸穩定，長度超過百余千米，而且沉積厚度大，多在幾十至百余米，因此，仍然存在很大的找礦潛力。

1.礦床地質特征

烏拉根鉛鋅礦田的大地構造位置隸屬塔里木板塊中央地塊西南坳陷（喀什坳陷）。屬于該坳陷的一部分，位在其西北部的次級構造單元一烏恰凹陷中。礦床受控于礦區內的烏拉根向斜構造（圖1），鉛鋅礦體在向斜的南北兩翼對稱產出，以向斜軸線為界，將其劃分為南、北兩個礦帶。具有如下主要礦床地質特征（劉增仁等，2012）。

北礦帶地表系統控制3500m，平均寬100m；南礦帶地表系統控制4000m，平均寬150m。

南礦帶地表圈出東、西段兩個礦化富集區段，東西兩個礦化富集區段均圈出2個礦體；北礦帶地表亦圈出東、西段兩個礦化富集區段，北礦帶西段圈出4個礦體，北礦帶東段圈出3個礦體。

礦體呈層狀、似層狀，與地層產狀一致。具石膏化、天青石化、褐鐵礦化、黃體礦化、方鉛礦化與閃鋅礦化。

2.烏拉根鉛鋅礦沉積相與古地理特征

2.1區域沉積環境分析

早白堊世晚期在烏拉根隆起一卡巴加特隆起周緣則形成以砂礫巖為主的辮狀河三角洲為主的沉積（即烏拉根式鉛鋅礦的賦礦層位）。晚白堊世北部以渾水潮坪相為主夾海灣相、過渡相沉積，南部則以潮坪相、過渡相為主夾海灣相沉積，形成一個西北一東南向長條形袋狀陸表海，稱喀什海灣，烏拉根一卡巴加特仍為一個凹中低緩隆起；古新世早期（阿爾塔什期），喀什凹陷被海水淹沒的范圍空前擴大，這次海侵一直延續到齊姆根早期。所沉積的為一套潮坪、海灣相夾陸海過渡相以碳酸鹽巖和大套石膏巖為主，烏拉根一卡巴加特仍為一個凹中隆起。始新世（卡拉塔爾期），最大規模的海侵，海水大量涌入淹沒了喀什濱海平原，到烏拉根期海侵達到了高峰階段。潮下介殼灘相的灰巖不僅覆蓋了卡巴加特隆起，而且在烏拉根隆起的兩翼均接受沉積。

2.2.1賦礦層位沉積特征

（1）巖石類型

烏拉根鉛鋅礦的賦礦層位一下白堊統克孜勒蘇群頂部第5巖性段（K1kz5）的主要巖性為：砂巖、含礫砂巖、砂礫巖，表示本區的賦礦層位沉積時水動力條件較強；巖石顏色以灰白色，淺灰色為主，反映為水體較淺、水流暢通的環境下的沉積，沉積相為三角洲平原或前緣沉積。

（2）含礦層沉積構造

烏拉根鉛鋅礦區賦礦層位內砂巖中多發育平行層理，常與板狀交錯層理（圖2b、h、i）共生；含礫砂巖、砂礫巖、礫巖中多發育交錯層理，以低角度交錯層理、板狀、槽狀交錯層理（圖2b、c、d、e、f、g、h）為主，與平行層理共生。此類層理形成時水動力較強，主要形成于辮狀河道環境。

（3）含礦層古生物特征

克孜勒蘇群內所含化石整體較少，僅為一些熱河動物群介形類化石及孢粉（葉留生，1981），亦有一些海相化石（魏景明，1990；郝治純，1985；魏景明，1982），與區域沉積環境所分析的辮狀河三角洲相吻合。整體向上海相生物增多，這一特征與辮狀河三角洲平原亞相、辮狀河三角洲前緣亞相、前辮狀河三角洲亞相特征吻合。

（4）粒度分析

通過對烏拉根鉛鋅礦區的下白堊統克孜勒蘇群第5巖性段（Klkz5）砂礫巖、礫巖中不同礫石類型的統計，從底向頂依次為1-5，其中4、5號統計點為礦化層（表1），反映出K1kz5礫石搬運距離較長，成熟度高。粒度分析認為K1kz5下部（烏拉根地區）為辮狀河三角洲平原亞相沉積特征。K1kz5上部反映辮狀河三角洲平原辮狀河道砂巖較發育的沉積特點。

2.2.2沉積相類型及特征

依據烏拉根鉛鋅礦區內K1kz5的沉積特征，判定該區屬辮狀河三角洲相三角洲平原亞相，并進一步劃分出辮狀河道及越岸沉積2個微相（表2）。其中：

辮狀河道微相，整體巖性較粗，為礫巖、砂礫巖、含礫砂巖及砂巖。組成若干向上變細的層序，一般自下而上為礫巖一砂礫巖一含礫砂巖一砂巖，局部頂部出現少量泥巖。層序底部發育沖刷面，其上分布有河床滯留礫石沉積。為區域主要的賦礦層位，也是油田鹵水蝕變的主要選擇巖性，尤其是在礫巖、砂礫巖的成分成熟度較高、磨圓度較高的地段（圖2a）。該微相以礫巖、砂礫巖為主，多呈大的透鏡體產出，底面多不平，具槽形底沖刷面，頂面相對平整，礫巖、砂礫巖中可見大型板狀交錯層理、槽狀交錯層理、斜層理及平行層理為主，礦化蝕變部分為黃白色、灰白色等為主，礫石成分以石英、硅質巖、燧石為主，磨圓呈次棱角一次圓狀。顆粒支撐，砂質充填，泥質較少，礫石礫徑0.2cm～3cm；而未礦化蝕變部分的區別在于巖石中泥質成分較高，礫石礫徑稍大，顏色多呈褐紅色（圖2e）。常形成向上變細的韻律（圖3）。灰白色段泥質含量明顯增多。而礫巖多以底面不平的透鏡體產出；越岸沉積微相在研究區內主要表現為夾于礫巖與砂巖之間的褐紅色粉砂質泥巖，而在其頂部，因礫巖中的油田鹵水作用而形成大的褪色邊。泥巖是在洪水期水體漫過河道，在河道兩側及河道問形成積水洼地中形成的，常見姜狀鈣質結合（圖2j）。局部夾有小型水道砂體。

烏拉根鉛鋅礦區在下白堊統克孜勒蘇群第5巖性段期沉積環境整體表現為辮狀河三角洲平原亞相特征，隨著水體、水量等的變化表現為辮狀河道一越岸沉積逐步過渡的微相特征。從上覆、下伏層沉積相看：烏拉根鉛鋅礦區上覆E1a密閉性石膏，屬膏質海灣相；下伏下白堊統克孜勒蘇群第4巖性段（K1kz4）頂部的不透水性泥巖，屬辮狀河平原相沉積。從賦礦巖石組合看透水的砂礫巖與上覆的石膏層，為有利的巖石組合，即辮狀河三角洲平原亞相砂礫巖與上覆膏質海灣相E1a密閉性石膏。

烏拉根鉛鋅礦區內鉛鋅賦存于辮狀河三角洲平原亞相辮狀河道微相中，在烏拉根礦區克孜勒蘇群第五巖性段下部由于沉積時期古地理的坡度較大，物源較為豐富，礫石成份較為復雜、粒度較粗、泥質含量較高，孔隙度較小，不利于區域油田鹵水的運移，因此蝕變較弱；而上部則相反，礫石成份以硅質為主、泥質含量較少，孔隙度較大，有利于油田鹵水及后期構造熱液的流通，因此才能造成鉛鋅礦的富集。通過烏拉根鉛鋅一帶K1kz5沉積相古地理圖（圖4）可以看出：早白堊世時期烏拉根鉛鋅礦區整體北東高、南西低。北部為古陸剝蝕區，中部為辮狀河三角洲平原，西南部為湖泊。分別遭受剝蝕和接受辮狀河三角洲相及海灣相沉積。

3.結論

（1）烏拉根鉛鋅礦區下白堊統克孜勒蘇群第5巖性段的沉積環境屬于辮狀河三角洲平原亞相。根據巖性、構造等特征將辮狀河三角洲平原亞相分為辮狀河道及越岸沉積2個微相。

（2）烏拉根鉛鋅礦賦存于辮狀河三角洲平原亞相辮狀河道微相中。

（3）通過編繪烏拉根一帶K1kz5沉積相古地理圖。認為早白堊世時期烏拉根鉛鋅礦區整體北東高、南西低。北部為古陸剝蝕區，中部為辮狀河三角洲平原，西南部為湖泊。分別遭受剝蝕和接受辮狀河三角洲相及海灣相沉積。